高中化学探究沉淀溶解填空题

高纯度氧化铝有广泛的用途，某研究小组研究用以下流程制取高纯度氧化铝：

根据上述流程图填空：
（1）“除杂”操作是加入过氧化氢后，用氨水调节溶液的pH约为8.0，以除去硫酸铵溶液中的少量Fe²⁺。请写出在除去Fe²⁺离子的过程中，发生的主要反应的离子方程式                            。
（2）通常条件下K_sp〔Fe(OH)₃〕＝4.0×10^—38，除杂后溶液中c(Fe³⁺)约为             。
（3）配制硫酸铝溶液时，需用硫酸酸化，酸化的目的是                          。
（4）“结晶”这步操作中，母液经蒸发浓缩至溶液表面刚出现薄层晶体即停止加热，然后冷却结晶，得到铵明矾晶体（含结晶水）。母液不能蒸干的原因是            。
（5）“分离”操作的名称是               （填字母代号）。
A．蒸馏            B．分液            C．过滤
（6）铵明矾晶体的化学式为NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O，在0.1mol/L铵明矾的水溶液中，离子浓度最大的离子是          ，离子浓度最小的离子是            。

碱式硫酸铁[Fe(OH)SO₄]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：

已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe(OH)3	Fe(OH)2	Al(OH)3
开始沉淀	2.3	7.5	3.4
完全沉淀	3.2	9.7	4.4

回答下列问题：
（1）加入少量NaHCO₃的目的是调节pH在                  范围内，使溶液中的       沉淀(写离子符号)。
（2）反应Ⅱ中加入NaNO₂的目的是                               ，发生反应的离子方程式为                                                            。
（3）在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O₂以减少NaNO₂的用量，若参与反应的O₂有11.2 L（标准状况），则相当于节约NaNO₂的物质的量为           。
（4）碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)²⁺离子，Fe(OH)²⁺可部分水解生成Fe₂(OH)₄²⁺ 聚合离子，该水解反应的离子方程式为                                                         。
（5）在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe²⁺及NO₃^－。为检验所得产品中是否含有Fe²⁺，应使用的试剂为        。
A．氯水            B．KSCN溶液      C．NaOH溶液      D．酸性KMnO₄溶液

（10分 ）工业上用某矿渣（含有Cu₂O、Al₂O₃、Fe₂O₃、SiO₂）提取铜的操作流程如下:

已知： Cu₂O + 2H⁺ =" Cu" + Cu²⁺ + H₂O

沉淀物	Cu(OH)2	Al(OH)3	Fe(OH)3	Fe(OH)2
开始沉淀pH	5.4	4.0	1.1	5.8
沉淀完全pH	6.7	5.2	3.2	8.8

（1）反应I中如果Cu₂O与Fe₂O₃之间恰好发生氧化还原反应,则反应的化学方程式为：___________________________________________________________________________
（2）用NaClO调pH=x是此工艺流程中的最佳选择。
①选择NaClO的理由是：____________________________________________________
②生成沉淀B的同时生成一种具有漂白作用的物质，写出该反应的离子方程式为：
_________________________________________________________________________
（3）如果某次测定pH=y的操作失误，将适量NaOH溶液滴加到0.02mol·L^-1CuSO₄溶液中，致使溶液中Cu²⁺浓度降至原来的百分之一，则溶液的pH为  ____。（已知常温下，Cu(OH)₂的溶度积常数Ksp=2×10^-20）
（4）电解初期阳极的电极反应式为________________________________

某研究性学习小组探究在含有盐酸的Cu²⁺、Ca²⁺的混合溶液中滴加Na₂CO₃溶液时发生反应的过程。（已知 Ksp｛Cu(OH)₂小于Ksp(CuCO₃)｝
取适量样品溶液，插入pH传感器并逐滴滴入Na₂CO₃溶液，测得pH变化曲线如下图所示：

（1）为简单而精确地控制加入的Na₂CO₃溶液的体积，可将碳酸钠溶液置于      （填仪器名称）中滴加。
（2）图中有二个pH增加较快的阶段，第一阶段（a点前）对应的实验现象是            。
（3）对于a.b之间溶液PH值变化缓慢的本质，该小组同学做出了如下推测，请补充推测2和3：
推测1：生成了Cu(OH)₂沉淀，消耗了CO₃^2-；推测2：                          ；
推测3：                           ；
若推测1符合实际情况，则此情况下反应的离子方程式为                                ；
（4）请设计实验验证检测推测1，不要写出详细的实验过程，试剂不受限制。

实验方法、步骤	实验现象和结论

以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、MgO等。实验室模拟工业以硫酸渣制备铁红(Fe₂O₃)，过程如下：

（1）硫酸渣的成分中属于两性氧化物的是        ， 写出酸溶过程Fe₂O₃与稀硫酸反应的离子反应方程式：                                                        ；
（2）生产过程中，为了确保铁红的纯度，氧化过程需要调节溶液的pH的范围是_________；（部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表）

沉淀物	Fe(OH)3	Al(OH)3	Fe(OH)2	Mg(OH)2
开始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4

 （3）滤渣A的主要成分为      ，滤液B可以回收的物质有Na₂SO₄、MgSO₄和___________；
（4）已知硫酸渣质量为w kg，假设铁红制备过程中，铁元素损耗25%，最终得到铁红的质量为m kg，则原来硫酸渣中铁元素质量分数为         （用最简分数表达式表示）。

B. [实验化学]
某化学小组设计以下实验步骤与操作来定性检验茶叶中含有的少量钙、铁、铝三种元素。
已知Ca²⁺、Al³⁺、Fe³⁺完全形成相应氢氧化物沉淀的pH如下表：

	Ca(OH)2	Al(OH)3	Fe(OH)3
pH	≥13	≥5.2	≥4.1

（1）步骤①中加入盐酸的作用是                                                
（2）步骤②中调节pH至6～7的目的是                                         
（3）沉淀X所含主要物质的化学式为                                           
（4）写出步骤③中发生反应的离子方程式                                        
（5）试剂A为         ；试剂B为铝试剂，加入该试剂后的实验现象是           

工业上通常用下列方法治理含氮化合物的污染。
（1）用稀土等催化剂能将汽车尾气中的CO、NO_x、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染。已知：
①N₂(g)+ O₂(g)＝2NO(g)   △H＝＋180.5 kJ/mol ②2C(s)+ O₂(g)＝2CO(g)     △H＝—221.0 kJ/mol
③C(s)+ O₂(g)＝CO₂(g)       △H＝—393. 5 kJ/mol
写出NO(g)与CO(g)催化转化成N₂(g)和CO₂(g)的热化学方程式                  。
（2）用NH₃还原NO_x生成N₂和H₂O。现有NO、NO₂的混合气3 L，可用同温同压下3.5 L的NH₃恰好使其完全转化为N₂，则原混合气体中NO和NO₂的物质的量之比为           。
（3）电化学降解治理水中硝酸盐污染。在酸性条件下，电化学降解NO的原理如图1，A为电源的    极，阴极反应式为                                。

（4）通过控制溶液的pH对工业废水中的金属离子进行分离。图2是某些金属氢氧化物在不同浓度和pH时的沉淀——溶解图像，图中直线上的点表示平衡状态。当溶液中的离子浓度小于1×10^-5 mol·L^-1时，认为该离子沉淀完全。
①Fe (OH)₃、Al(OH)₃、Cr(OH)₃三种物质的溶度积常数最大的是               ，
图中A、B、C三点中表示Fe(OH)₃的沉淀速率大于溶解速率的是              。
②由图可得Fe(OH)₂的溶度积的值为           。

亚硝酸（HNO₂）是一种与醋酸酸性相当的弱酸，很不稳定，通常在室温下立即分解。
（1）在酸性条件下，当NaNO₂与KI按物质的量1：1恰好完全反应，且I^－被氧化为I₂时，产物中含氮的物质为__________（填化学式）。
（2）要得到稳定的HNO₂溶液，可以往冷冻的浓NaNO₂溶液中加入或通入某种物质，下列物质不适合使用是_________（填序号）。

A．稀硫酸

B．二氧化碳

C．二氧化硫

D．磷酸

（3）工业废水中的NO₂^－可用铝粉除去．已知此反应体系中包含Al、NaAlO₂、NaNO₂、NaOH、NH₃、H₂O六种物质．将氧化剂和还原剂的化学式及其配平后的系数填入下列横线上：_________________________  +  _________________________
上述反应后废水的pH值将________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）向20mL 0.01mol·L^－1的NaNO₂溶液中加入10mL 0.01 mol·L^－1的AgNO₃溶液，一段时间后，溶液中的c(Ag⁺)=________________________________。（已知：K_SP（AgNO₂）=2×10^－8 mol²·L^－2）

铜及其化合物在生产、生活中有广泛的应用。
（1）铜可采用如下方法制备：
火法炼铜：Cu₂S+O₂ 2Cu+SO₂
湿法炼铜：CuSO₄+Fe  FeSO₄+Cu
上述两种方法中，铜元素均被_____  _____ (填“氧化”还是“还原”)成铜单质。
（2）印刷电路板上使用的铜需要回收利用。
用FeCl₃溶液浸泡印刷电路板制备CuCl₂·2H₂O，实验室模拟回收过程如下：

①步骤1中反应的离子方程式是______  _________。
②步骤2所加的氧化剂最适宜的是____________  ________。
A．HNO₃       B．H₂O₂       C．KMnO₄
③步骤3的目的是使溶液的pH升高到5，此时Fe³⁺浓度为____  ______
[K_sp(Fe(OH)₃)=4×10^-38]，可选用的“试剂1”是____  ______(写出一种即可)。
④蒸发浓缩CuCl₂溶液时，要滴加浓盐酸，目的是__________  _____________ (用化学方程式并结合简要的文字说明)，再经冷却、结晶、过滤，得到CuCl₂·2H₂O。
（3）欲实现反应Cu+H₂SO₄(aq)＝CuSO₄+H₂↑，在你认为能实现该转化的装置中的括号内，标出电极材料(填
“Cu”或“C”)。并写出电极反应式。                         
                   。

 

（普通班）(15分)已知常温下，AgBr的Ksp=4.9×10^-13，AgI的Ksp=8.3×10^-17．
（1）AgBr固体在水中达到溶解平衡，写出其表达式         ；此时溶液中c（Ag⁺）=       mol/L；
（2）现向AgBr的悬浊液中：①加入AgNO₃固体，则c（Br ^-）      （填“变大”、“变小”或“不变”，下同）；②若改加更多的AgBr固体，则c（Ag⁺）        ；
③若改加更多的KI固体，则c（Ag⁺）       ，c（Br ^-）         。
（3）有关难溶盐的溶度积及溶解度有以下叙述，其中正确的是（      ）

A．将难溶电解质放入纯水中，溶解达到平衡时，电解质离子的浓度的乘积就是该物质的溶度积

B．两种难溶盐电解质，其中Ksp小的溶解度也一定小

C．难溶盐电解质的Ksp与温度有关

D．向AgCl的悬浊液中加入适量的水，使AgCl再次达到溶解平衡，AgCl的Ksp不变，其溶解度也不变

据《辽沈晚报》报道，今年冬天，一旦出现大气严重污染的天气，沈阳市有可能建议政府机关、企事业单位根据实际情况实行员工休假或弹性工作制。大气含有的CO、氮氧化物、SO₂、烟尘等污染是导致雾霾天气的原因之一，化学反应原理是减少和控制雾霾天气的理论依据。
（1）CO₂经常用氢氧化钠来吸收，现有0.4molCO₂，若用200ml 3mol/LNaOH溶液将其完全吸收，溶液中离子浓度由大到小的顺序为：                           
（2） CO可制做燃料电池，以KOH溶液作电解质，向两极分别充入CO和空气，工作过程中，负极反应方程式为：___________________。
（3） 利用Fe²⁺、Fe³⁺的催化作用，常温下将SO₂转化为SO₄^2－，从而实现对SO₂的处理(总反应为2SO₂+O₂+2H₂O＝2H₂SO₄)。已知，含SO₂的废气通入含Fe²⁺、Fe³⁺的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe²⁺ + O₂+ 4H⁺ ＝4Fe³⁺ + 2H₂O，则另一反应的离子方程式为                              ；
（4）CO₂在自然界循环时可与CaCO₃反应，CaCO₃是一种难溶物质，其Ksp=2.8×10^—9。CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合可形成CaCO₃沉淀，现将等体积的CaCl₂溶液与Na₂CO₃溶液混合，若Na₂CO₃溶液的浓度为2×10^—4mo1/L ，则生成沉淀所需CaCl₂溶液的最小浓度为              。
（5）已知在常温常压下：
①CH₃OH(l)+O₂(g)= CO(g)+2H₂O(g) △H=" -359.8" kJ·mol^－1
② 2CO(g)＋O₂(g)=2CO₂(g) △H=" -556.0" kJ·mol^－1
③ H₂O(g)=H₂O(l)△H=" -44.0" kJ·mol^－1
写出体现甲醇燃烧热的热化学方程式                                      。

运用化学反应原理研究氮、硫、氯、碘等单质及其化合物的反应有重要意义．
（1）硫酸生产中，SO₂催化氧化生成SO₃：2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g），混合体系中SO₃的百分含量和温度的关系如下图1所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）．根据图示回答下列问题：

①恒温、恒压条件下，反应2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）达平衡，向体系中通入氦气，平衡        移动（填“向左”、“向右”或“不”）；
②若温度为T₁、T₂，反应的平衡常数分别为K₁、K₂，则K₁ K₂（填“＞”、“＜”或“=”，下同）；若反应进行到状态D时，v_正  v_逆（填“＞”、“＜”或“=”）。
（2）氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．
①上图2是一定的温度和压强下是N₂和H₂反应生成1molNH₃过程中能量变化示意图，请写出工业合成氨的热化学反应方程式：                        ．（△H的数值用含字母a、b的代数式表示）
②氨气溶于水得到氨水．在25℃下，将a mol•L^-1的氨水与b mol•L^-1的盐酸等体积混合，反应后溶液恰好显中性，用含a和b的代数式表示出氨水的电离平衡常数表达式                       。
（3）已知25°C时K_sp[AgCl]=1.6×10^-10mol²•L^-2，K_sp[AgI]=1.5×10^-16mol²•L^-2），在25℃下，向0.1L0.002mol•L^-1的NaCl溶液中逐滴加入0.1L0.002mol•L^-1硝酸银溶液，有白色沉淀生成．从沉淀溶解平衡的角度解释产生沉淀的原因是                       ，向反应后的浊液中，继续加入0.1L0.002mol•L^-1的NaI溶液，看到的现象是        ，产生该现象的原因是（用离子方程式表示）                       。

(16分)氨气是一种重要的化工产品及工业原料。
I．某温度下，合成氨反应的平衡常数K=3.0×10³(mol／L)^-1，
（1）写出其对应的化学方程式____________________________________________________ 。
（2）某温度下，如果在体积恒定为10L的密闭容器中充入：0.1molN₂、0.1molH₂和2molNH₃则反应_______(填“正向进行”或“逆向进行”或“达到平衡”)。
（3）该温度下，在体积恒定为10L的四个密闭容器中分别充入下列物质，反应达到平衡后，N₂的转化率最大的是___________________。
a．10molN₂、30molH₂和20molNH₃       b．10molN₂和30molH₂
c．20molN₂和60molH₂                d．10molN₂和28molH₂
II．氨气极易溶于水，氨水是氨气溶于水而形成的溶液,回答下列问题：
（4）在氨水溶液中加水稀释的过程，NH₃·H₂O的电离程度___________(填“增大”“减小”或“不变”)， ___________（同上）。
（5）室温下，a mol/L的(NH₄)₂SO₄水溶液的pH=5，原因是溶液中存在平衡________________________(用离子方程式表示)。并计算该平衡的平衡常数表达式为________________________(用含代数a的较为精确的数学表达式表示，不必化简，不做近似运算)。
（6）室温下，向浓度均为0.1mol/L的MgCl₂和CuCl₂混合溶液中逐滴加入氨水，先生成__________沉淀(填化学式)，生成该沉淀的离子方程式为_________________________________________。
(已知：室温时mol³ mol³.L^-3).

Ⅰ．铁是一种过渡元素，金属铁是最常用的金属之一。请回答下列问题：
（1）生铁中含有一种铁碳化合物(Fe₃C)，在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体和能使澄清石灰水变浑浊的气体，该反应的化学方程式为                      ，上述反应生成的磁性固体与过量浓硝酸反应后的溶液中含有的盐的化学式为                 。
（2）硫酸厂用煅烧黄铁矿（FeS₂）来制取硫酸，实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分是Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂）制备绿矾。利用烧渣制绿矾的过程如下：

①烧渣溶于稀H₂SO₄过程中，有单质硫生成，写出该反应的离子方程式（只写生成S的反应式，其他反应无需写出）                               。
②向溶液X中加入足量铁屑的目的是                            。
（3）已知Fe(OH)₃的溶度积常数K_sp＝1.1×10^-36。室温时向FeCl₃溶液中滴加NaOH溶液，当溶液pH=3时，通过计算说明Fe³⁺是否沉淀完全）                            
（提示：当某离子浓度小于10^-5 mol•L^-1时可以认为该离子沉淀完全了）。
Ⅱ．（1）某溶液中有Mg^2＋、Fe^3＋、Al^3＋、Cu^2＋等离子，向其中加入过量的NaOH溶液后，过滤，将滤渣高温灼烧并将灼烧后的固体投入到过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的金属阳离子是________；用离子方程式解释其原因_________________。
（2）在25℃下，向浓度均为0.01 mol・L^-1的MgCl₂和AlCl₃混合溶液中逐滴加入氨水，先生成__________沉淀(填化学式)，生成该沉淀的离子方程式______________（已知25℃时K_sp[Mg(OH)₂]=1.8×10^-11  K_sp[Al(OH)₃]="3×10" ^-34）。
（3）将Mg、Cu组成的1.96g混合物投入过量稀硝酸中，充分反应后，固体完全溶解时收集到还原产物NO气体0.896L（标准状况），向反应后的溶液中加入2mol/L的NaOH溶液80mL时金属离子恰好完全沉淀。则形成沉淀的质量为            g。

)以下是25 ℃时几种难溶电解质的溶解度：

难溶电解质	Mg(OH)2	Cu(OH)2	Fe(OH)2	Fe(OH)3
溶解度/g	9×10^-4	1．7×10^-6	1．5×10^-4	3．0×10^-9

在无机化合物的提纯中，常利用难溶电解质的溶解平衡原理除去某些杂质离子。例如：
①为了除去氯化铵中的杂质Fe³⁺，先将混合物溶于水，再加入一定量的试剂反应，过滤结晶即可；
②为了除去氯化镁晶体中的杂质Fe³⁺，先将混合物溶于水，加入足量的氢氧化镁，充分反应，过滤结晶即可；
③为了除去硫酸铜晶体中的杂质Fe²⁺，先将混合物溶于水，加入一定量的H₂O₂，将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，调节溶液的pH=4，过滤结晶即可。
请回答下列问题：
（1）上述三种除杂方案都能够达到很好的效果，Fe³⁺、Fe²⁺都被转化为　　　　(填化学式)而除去。 
（2）①中加入的试剂应该选择　　　　为宜，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 
（3）②中除去Fe³⁺所发生的总反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
（4）下列与方案③相关的叙述中，正确的是　　　　(填字母)。 
A．H₂O₂是绿色氧化剂，在氧化过程中不引进杂质，不产生污染
B．将Fe²⁺氧化为Fe³⁺的主要原因是Fe(OH)₂沉淀比Fe(OH)₃沉淀较难过滤
C．调节溶液pH=4可选择的试剂是氢氧化铜或碱式碳酸铜
D．Cu²⁺可以大量存在于pH=4的溶液中
E．在pH>4的溶液中Fe³⁺一定不能大量存在